[发明专利]基于语音实时播报的电梯限速器测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种基于语音实时播报的电梯限速器测试装置，包括检测与驱动总成(1)和移动终端(3)，其特征在于：

所述检测与驱动总成(1)包括驱动轮(101)、联轴器(102)、电机(103)、电机驱动模块(104)、检测控制模块(105)；

所述驱动轮(101)通过联轴器(102)安装在电机(103)的输出轴上；

所述电机驱动模块(104)安装在电机(103)输出轴另一端的机壳内部；所述检测控制模块(105)安装在电机(103)的尾部；电机驱动模块(104)与检测控制模块(105)电连接；

还包括霍尔传感器组件(2)安装于限速器上，霍尔传感器组件(2)与检测控制模块(105)电连接，所述霍尔传感器组件(2)用于检测限速器轮盘(7)的转速；

所述检测控制模块(105)与移动终端(3)无线通信连接；

所述移动终端(3)包括语音播报模块。

2.根据权利要求1所述的基于语音实时播报的电梯限速器测试装置，其特征在于：还包括电机尾罩(106)，所述电机尾罩(106)通过螺钉安装于电机(103)的尾部。

3.根据权利要求1所述的基于语音实时播报的电梯限速器测试装置，其特征在于：所述电机(103)为直流无刷电机。

4.根据权利要求1所述的基于语音实时播报的电梯限速器测试装置，其特征在于：所述无线通信为蓝牙或WiFi。

5.一种电梯限速器测试方法，其特征在于：基于自适应卡尔曼滤波的限速器测速算法包括以下步骤：

1)使用运动学定律，构建限速器转动的系统模型

限速器在t-1时刻的速度为v_t-1，在t时刻的速度为v_t，已知加速度a，建立限速器工作模型：

v_t＝v_t-1+aΔt(t-1→t) (1)

2)构建系统状态方程

x_t表示限速器在t时刻的真实值，x_t-1表示限速器在t-1时刻的真实值，则系统的状态方程为：

x_t＝Ax_t-1+Bu_t-1+w_t-1 (2)

其中A为状态转移矩阵[1]，B为控制矩阵[Δt]，u_t-1为控制向量[a]，w_t-1为服从均值为0，协方差为Q的高斯白噪声w_t-1～N(0,Q)；

3)构建系统观测方程

z_t＝Hx_t+υ_t (3)

υ_t是观测的噪声，服从高斯分布，υ_t～N(0,R)，R为测量噪声协方差。

4)预估状态变量

x_t|t-1＝Ax_t-1|t-1+Bu_t-1 (4)

x_t|t-1表示基于t-1时刻估计状态预测t时刻系统的状态，Ax_t-1|t-1表示t-1时刻上一轮迭代计算的估计值；

5)预估误差协方差

P_t|t-1＝cov(x_t-x_t|t-1)＝AP_t-1|t-1A^T+Q (5)

6)测量误差协方差

S_t＝cov(z_t-Hx_t|t-1)＝HP_t|t-1H^T+R (6)

7)计算卡尔曼增益

8)估算t时刻限速器状态变量

x_t|t＝K_tz_t+(I-K_tH)x_t|t-1 (8)

9)估算t时刻限速器误差协方差

P_t|t＝(I-K_tH)P_t|t-1 (9)

上述公式(1)中的Δt(t-1→t)为限速器前值转速获取时刻与限速器当前转速获取时刻的时间间隔；当限速器前值转速被检测控制模块(105)捕获，限速器转动一圈只捕获一次，此时时刻记作t₁；限速器再转一圈，限速器当前转速被检测控制模块(105)捕获，此时刻记作t₂；则Δt＝t₂-t₁；其中，t₁和t₂由检测控制模块(105)中的定时器测定；

由上所述公式(8)、公式(9)得到当前限速器卡尔曼滤波估算后的状态变量x_t|t即限速器当前估算转速v_t|t和误差协方差P_t|t，并将x_t|t和P_t|t作为前值x_t-1|t-1和P_t-1|t-1带入上述公式4)、公式5)，按上述运算流程进行迭代计算，从而连续产生限速器卡尔曼滤波估算值v_t|t；

限速器随着转速的增加首先触发电气开关动作，电气开关的动作信号使检测控制模块(105)产生外部中断；

此时，用检测控制模块(105)定时器记下外部中断时刻t₃；则Δt_e＝t₃-t₂，Δt_e为最近一次更新的限速器当前转速获取时刻与外部中断产生时刻的时间间隔；将最近一次更新的限速器当前估算转速v_t|t与Δt_e带入前述公式1)可得电气动作速度v_e；

v_e＝v_t|t+aΔt_e

当限速器产生机械动作时，限速器轮盘会被刹车钳抱死，此时限速器驱动电机受到的摩擦阻力会骤然增加，致使驱动电机扭矩急剧变化；检测控制模块(105)会侦测到电机扭矩的变化，并通过定时器记下扭矩变化的时刻t₄，则Δt_m＝t₄-t₂，Δt_m为最近一次更新的限速器当前转速获取时刻与电机扭矩剧变时刻的时间间隔；将最近一次更新的限速器当前估算转速v_t|t与Δt_m带入前述公式(1)可得机械动作速度v_m；

v_m＝v_t|t+aΔt_m。